CN213742114U - 热室窥视窗安装专用工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于按照工装，具体涉及一种热室窥视窗安装专用工具。它包括自动引导运输平台，自动引导运输平台与电动伺服调平机构固定连接，电动伺服调平机构的前端设置伺服平动微调平台，伺服平动微调平台与专用工装夹具固定连接，自动引导运输平台、电动伺服调平机构和伺服平动微调平台均与自动控制系统连接，并受自动控制系统的控制。本新型的效果是：体积较小，可通过麦克纳姆轮在狭小空间360°自由行走；其安装运输设备提升方式采用电动伺服缸的运动方式来实现，电动缸综合位置精度可达0.01mm；安装运输设备两侧均设置有调节机构，四支调节机构采用同步控制的运动形式，窗体调整精度高、定位准确。

Description

热室窥视窗安装专用工具

技术领域

本实用新型属于按照工装，具体涉及一种热室窥视窗安装专用工具。

背景技术

热室(即解体检查热室、辐照性能检验热室，进行高放射性试验和操作的屏蔽小室)是研究堆的重要实验设施，以往的研究堆均为单个热室建造，随着早期研究堆的逐步退役以及国防科技工业的发展，后续国家将建造一系列的大规模的多个热室相互关联的新一代研究堆，以确保国防事业的持续发展。但是热室设备尤其是窥视窗窗体的安装没有成熟的工艺以及专用工具，建造质量和安全性均难以得到保证。窥视窗屏蔽体为土建预埋安装，其安装精度低，其窗体安装接口部位为阶梯状且配合间隙尺寸仅为0.5mm，窗体为铅玻璃易损易发生裂纹，安装空间受限狭小，目前国内仅能通过简易型钢结构以及手拉葫芦制作简易安装工具，更多需要人力进行控制，不可控因素较多，安装过程中容易对窗体造成磕碰、裂纹等，投入人力较大，一旦出现质量问题将严重影响研究堆的投入使用。

目前国内热室窥视窗窗体安装均采用简易的型材及手拉葫芦等制作而成，一旦其安装就位，将不能完全自由行走，且安装调整精度较低，完全凭借操作人员的经验，其中存在较大的质量安全风险。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的缺陷，提供一种热室窥视窗安装专用工具。

本实用新型是这样实现的：一种热室窥视窗安装专用工具，其中，包括自动引导运输平台，自动引导运输平台与电动伺服调平机构固定连接，电动伺服调平机构的前端设置伺服平动微调平台，伺服平动微调平台与专用工装夹具固定连接，自动引导运输平台、电动伺服调平机构和伺服平动微调平台均与自动控制系统连接，并受自动控制系统的控制。

如上所述的一种热室窥视窗安装专用工具，其中，专用工具中所有的轮子，均使用麦克纳姆轮。

如上所述的一种热室窥视窗安装专用工具，其中，所述的麦克纳姆轮共有4个，均设置在自动引导运输平台，每个麦克纳姆轮均独立控制。

如上所述的一种热室窥视窗安装专用工具，其中，设备的所有零部件均有防腐、防锈措施。

如上所述的一种热室窥视窗安装专用工具，其中，专用工具表面都严格经过喷砂、喷涂防锈，具体为有2层底漆及3层面漆。

如上所述的一种热室窥视窗安装专用工具，其中，自动引导运输平台的移动能源采用伺服电机。

如上所述的一种热室窥视窗安装专用工具，其中，电动伺服调平机构由位于自动导引运输平台两侧的四支蜗轮蜗杆螺旋升降机共同组成，支腿采用伺服控制系统，每个支腿独立控制，用于调平台面。

本实用新型的效果是：结合以往热室窥视窗安装建设经验，针对研究堆不同规格尺寸重量的窥视窗窗体，设计研究了热室窥视窗安装专用工具，实现了不同规格尺寸重量窗体在狭小空间的运输和半自动化调整安装，形成成套的建造工艺和技术装备，为热室窥视窗窗体安装的质量安全提供了保障，符合我国实现强核强国的需要，符合国防屏蔽体随热室墙体土建施工一同浇筑通过运输小车将窥视窗窗体运输至指定位置与安装工具进行连接安全、核安全以及研究堆热室建造发展的需要，为国内在建和将建的研究堆热室或热室群的建造提供成套的窥视窗窗体安装工艺和技术装备，为国内研究堆在役检修以及退役做好技术储备，对国内研究堆热室窥视窗安装技术的发展具有突破性的意义。

附图说明

图1是要安装的窥视窗屏蔽体的结构示意图。

图2是本新型热室窥视窗安装专用工具的结构示意图。

图3是麦克纳姆轮的结构示意图；

图4是本新型热室窥视窗的整体机构示意图。

图中：1.专用工装夹具、2.自动引导运输平台、3.伺服平动微调平台、4.电动伺服调平机构、5.自动控制系统、6.窥视窗。

具体实施方式

如附图1所示，一种热室窥视窗安装专用工具，包括下述内容：

热室窥视窗安装专用工具主要由自动导引运输平台、电动伺服调平机构、伺服平动微调平台、专用工装夹具和自动控制系统等五部分组成。

热室窥视窗安装专用工具自动导引运输平台全方位精度运动且灵活。

传统的运动形式均采用万向轮来实现。万向轮通常采用聚氨酯轮，通过两轮差动原理实现整个运输设备的转向功能，能够实现前、后、转弯等运动功能，制造简单，价格便宜，目前广泛应用于汽车、电子、物流等行业。但由于其运动灵活性不够，无法全向平移，效率较低、复杂环境中作业困难，调整精度差，有一定的运动局限性，在很多场合的应用受到了限制，无法满足窥视窗安装现场空间局限性。

为了达到热室窥视窗窗体安装定位精度高的要求，结合安装空间局限的特点，基于麦克纳姆轮的全方位式移动技术，采用沿平面内 360°任意方向精确运动的全向轮，替代传统万向轮，拥有更灵活、更高效的应用价值。

热室窥视窗安装专用工具自动导引运输平台采用四个麦克纳姆轮，四个麦克纳姆轮独立驱动，通过对四个麦克纳姆轮转速和转向的精确控制来实现运输设备的全向移动，包括前后直行、左右横移、零半径原地旋转、指定半径转弯、任意方向直线移动等。其最大优点在于其卓越的运动灵活性，能够实现真正意义上的全向移动，且不同运动方式之间的转换迅速，非常适用于零件、设备的转运工作，尤其是在运动空间要求较高(空间狭窄或者运动轨迹复杂)的场合具有出色的表现，可实现窥热室视窗运输到位的精确调整等。

自动导引运输平台由麦克纳姆轮及四套驱动系统组成，采用摆动桥式悬挂系统，保证每个麦克纳姆轮与地面始终保持接触状态。四套驱动系统独立控制，通过控制4个麦克纳姆轮不同的转速及转向，实现自动导引运输平台的前进、横移、45°斜行、360°原地旋转，控制灵活，可实现全方位运行。

自动导引运输平台具有前进，后退，横移，斜移，原地360°旋转等功能，行动灵活，使用空间要求低。使用伺服电机进行驱动，动力强劲，运行平稳，多档可调无级调速。

驱动平台采用三维设计并进行CAE受力分析，力争用最轻的车体来达到设计承重要求。车体采用高强度方钢焊接制成，整体刚性好；设备的所有零部件均有防腐、防锈措施，车体和外壳表面都严格经过喷砂、喷涂防锈，并有2层底漆及3层面漆，面漆颜色可指定。

麦克纳姆轮主要特点有：它的车轮只需进行转动，而不必转向就能够实现平台在平面内全方位的移动，包括前进后退、侧向左右平移、绕中心自转、实时转向前进等行走功能，采用麦克纳姆轮还可以有更大的纵向越障高度。

热室窥视窗安装专用工具升降位移系统可全方位精确调整。

热室窥视窗窗体为易损、清洁度要求高的重要设备，为适用于不同规格尺寸、不同安装标高、不同重量的窥视窗窗体的安装，在安装过程中窥视窗窗体四周与屏蔽铁间的配合间隙仅为0.5mm，施工环境复杂、空间狭小，存在较大的安装困难，为了满足上述情况下窥视窗窗体在X、Y、Z轴较高的安装调整定位精度要求，热室窥视窗安装专用工具移动平台跟升降调整机构的动力机构采用伺服电机来实现，以保证热室窥视窗安装专用工具可在X、Y、Z向的精确调整，确保窥视窗顺利、安全的安装。

热室窥视窗安装专用工具提升方式采用电动伺服缸的运动方式来实现。安装运输设备两侧均设置有调节机构，四支调节机构采用同步控制的运动形式，满足热室窥视窗的整体定位安装。

电动伺服调平机构主要由位于自动导引运输平台两侧的四支蜗轮蜗杆螺旋升降机共同组成，支腿采用伺服控制系统，每个支腿独立控制，用于调平台面。当安装窥视窗时，可对车体沿Z向微调，实现精确控制。

螺旋升降机是由蜗轮蜗杆、箱体、轴承、丝杠等零部件组成。

工作原理为：伺服电机或者手动驱动蜗杆旋转，蜗杆驱动蜗轮减速旋转，蜗轮内腔加工为内螺纹，驱动丝杠上下移动，由于内部有蜗轮蜗杆，丝杠的减速作用，可放大推力。螺旋升降机实现将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，同时将伺服电机最佳优点，即精确转速控制、精确转数控制和精确扭矩控制，转变成精确速度控制、精确位置控制和精确推力控制。

伺服平动微调平台主要由伺服电动缸、导轨、滑块及结构件等组成。导轨作为主要导向作用，通过伺服电动缸推动两层台面，分别沿 X、Y方向移动，以分别实现工装架沿X、Y两个方向的精确微调以及沿Y向平稳进给，将窥视窗玻璃送进窥视窗屏蔽体内部。

服电动缸是将伺服电机与滚珠丝杠一体化设计的模块化标准产品，将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，同样可实现精确的速度、位置、推力控制。

伺服电动缸可以在恶劣环境下无故障长期工作，并且实现高强度，高速度，高精度运动，运动平稳，低噪音，特有防转功能保证设备的高精度位置控制以及高安全性；伺服电动缸可以完全替代液压缸和气缸，并且实现环境更环保，更节能，更干净的优点，很容易与PLC等控制系统连接，实现高精密闭环运动控制。

电动伺服缸具体的性能特点如下：

自锁性能：普通齿型丝杠的电动伺服缸和螺旋升降机，由于综合传动效率低，大部分有绝对动载自锁功能，增加设备运行的安全性；同时电机制动线圈抱闸自锁。

精度定位：电动缸综合位置精度可达0.01mm；电动伺服缸位

置精度可至1um；

精确控制：配置编码器，通过变频器或控制器控制，实现闭

环精确定位；

同步性：网络总线协议同步驱动实现同步升降多轴同步；

驱动系统：直流电机，单相交流电机，三相交流电机，无需

气源/液压源；

过载保护：可配备过载压力传感器防过载；伺服过载保护；

负载高：推/拉力从几公斤到几十吨可选；

其他：维护简单，噪音低，可在高/低温，防腐/防爆恶劣环境正常工作。

热室窥视窗安装专用工具拥有可靠的安全防护设计

安全防护系统是安装运输设备上不可或缺的组成部分，主要包括急停按钮，在非正常情况下可以通过操作急停按钮使电动机立即断电，让车体紧急停车。

急停开关位于车身上前面及工业摇杆或手控盒上便于识别、操作的位置，方便一旦刹车失控紧急断电情况下使用，手按按钮就可紧急停止，紧急停车后，操作者解决完异常状况后，释放急停按钮，可继续运行。

自动控制系统突然断电后，自动导引运输平台驱动系统伺服电机刹车断电，刹车解锁，运输平台可在外力作用下移动行走。

热室窥视窗安装专用工具除了安全防护系统外还拥有辅助手动刹车，提高了其安全稳定性，在自动导引运输平台两侧的四支蜗轮蜗杆螺旋升降机上设置辅助手轮，当设备需要长期停驻时，将系统移动至待停驻位置，系统全部断电后，操作者操作辅助手轮，将四支蜗轮蜗杆螺旋升降机的支腿全部摇下，调整到合适力度(四个麦克纳姆轮微微离地状态)，可有效防止车体长期存放过程出现滑动现象。

热室窥视窗安装专用工具拥有直观的检测装置

热室窥视窗安装专用工具拥有直观的检测装置，在伺服平动微调平台的X/Y辅助手轮向平移工作台上设置有X/Y向水平标尺，可方便丝杆调节过程中对X/Y水平度进行实时检测，便于调整窗体水平度、垂直度，确保窗体的顺利安装。

热室窥视窗安装专用工具拥有自动控制系统

热室窥视窗安装专用工具拥有自动控制系统，自动控制系统的核心部分包括主控制器、运动控制器、通信系统及操作面板，其中主控制器是核心，运动控制器通过通信系统接收主控制器的命令完成各运动轴的控制，而操作面板则完成人机交互的功能。主控模块是安装运输设备车体控制的大脑，它集成多种通讯方式与外部器件控制端口为一体，目的使通讯更加快捷、灵活、方便，通过CAN/RS232/485通讯接口与安装运输设备中其它模块进行通讯，发送和接收指令，实现对安装运输设备整体运行的操作。

因施工空间受限及现场工况条件，所以采用外接电缆进行供电，为安装运输设备车体提供动能。

自动控制系统控制方式采用有线操控，操作人员通过工业摇杆或有线控制盒来控制全向安装运输设备行走；操作者可根据箭头指示进行方向调整，预设多档X向水平标尺Y向水平标尺速度调节灵活方便，适合精确位移。本地控制箱跟手动控制盒采用航插进行连接，连接可靠。

使用本申请工装安装的主要操作如下：

1)根据窥视窗的结构特点，施工逻辑顺序为先安装内窗、再安装外窗，最后安装底窗；

2)检查窥视窗与屏蔽体接口尺寸匹配性；

3)操作窥视窗安装专用工具将其运动至安装房间，通过房间内单梁起重机将配重块安装至指定位置，并将其安装固定牢靠；

4)用液压叉车将窥视窗窗体运输至热室窥视窗专用工具附近可达位置，放置在枕木上，枕木与窗体之间采用橡胶等材料进行铺设防护；

5)用2根3t吊装带缠绕窥视窗，将吊装带另一端与单梁起重机吊钩进行连接，窗体边缘棱边处采用胶皮、破布等防护，窥视窗底部作为翻转支点，必要时应采取防滑措施，检查各吊索具、单梁起重机连接情况，安全可靠的情况下，缓慢起升吊钩将窥视窗翻转90°；

6)采用不起毛白布对窥视窗本体外表面、铅玻璃表面及屏蔽铁内部表面进行清洁，确保其清洁度满足要求；

7)将窥视窗窗体与安装小车专用工装夹具连接固定；连接固定过程中不得野蛮施工，避免对窗体造成损伤或裂纹；

8)通过热室窥视窗安装专用工具近；

9)利用热室窥视窗安装专用工具利用伺服平动微调平台对窥视窗位置沿Z向微调，利用伺服平动微调平台对窥视窗位置沿X、Y两个方向的精确微调；

10)在伺服平动微调平台的观察丝杆调节过程中X/Y向平移工作台上设置有X/Y向水平标尺观察丝杆调节过程中X/Y方向均应呈水平状态。

11)检查窥视窗窗体在周边间隙均匀的情况下，通过热室窥视窗安装专用工具Y向缓慢进给，将窥视窗窗体缓慢推入屏蔽体内，进给过程中密切关注窥视窗窗体是否顺利通过屏蔽体阶梯，安装过程中如有卡顿，必须立即停止进给操作，查找原因并进行热室窥视窗安装专用工具的精确微调，确保无问题后，最终将窗体推至安装位置。

12)对窥视窗进行清洁，依次安装外窗、底窗；

13)全部安装就位后，采用用硬质木板火钢板对窥视窗玻璃进行防护。通过窥视窗安装装置的使用，使得窥视窗安装更加安全可靠，确保了其安装质量；其次其降低了安装投入，降低了成本，提高了效率。

推广应用：窥视窗安装装置不仅用于窥视窗安装，同时适用于带框类重要设备的安装。

为了降低窥视窗窗体安装的质量安全风险，提高安装调整精度，确保其安全可靠的装配，特设计热室窥视窗安装专用工具，其体积较小，可通过麦克纳姆轮在狭小空间360°自由行走；其安装运输设备提升方式采用电动伺服缸的运动方式来实现，电动缸综合位置精度可达0.01mm；安装运输设备两侧均设置有调节机构，四支调节机构采用同步控制的运动形式，窗体调整精度高、定位准确，保证了窥视窗窗体安装运输在X、Y、Z向的精确调整。

具体的说，可以得到如下优点：

1)窥视窗安装机构可自行走，移动、转向运动平稳，运动速度可调；采用四个麦克纳姆轮单独驱动，在四个车轮不同转向和速度的配合下，平台可实现在平面内前进后退、横向移动、斜行、绕中心自转、实时转向前进(前后均可)四大行走功能；转向车车轮可以自由实现360°全方向移动，无转向死角，同时支持零转弯半径，让移动变得更加灵活；

2)窥视窗安装系统在X、Y、Z向可单独进行微调，精确控制；窥视窗自动安装系统X、Y水平面调整精度为±0.1mm；窥视窗自动安装系统Z向调整精度为±0.1mm。运动平台由伺服电机驱动，运行平稳，位置可控，并且具备缓起缓停功能；

3)窥视窗安装设备配重部分要求可拆卸，便于现场拆装搬运、拼装；

4)窥视窗安装系统整体布局须紧凑，安装机构进行配重，保证设备在移动、安装窥视窗过程中，机构不发生倾覆，保证不损伤窥视窗；

5)降低了人不安全行为的风险，节省人力。

Claims (7)

1.一种热室窥视窗安装专用工具，其特征在于：包括自动引导运输平台(2)，自动引导运输平台(2)与电动伺服调平机构(4)固定连接，电动伺服调平机构(4)的前端设置伺服平动微调平台(3)，伺服平动微调平台(3)与专用工装夹具(1)固定连接，自动引导运输平台(2)、电动伺服调平机构(4)和伺服平动微调平台(3)均与自动控制系统(5)连接，并受自动控制系统(5)的控制。

2.如权利要求1所述的一种热室窥视窗安装专用工具，其特征在于：专用工具中所有的轮子，均使用麦克纳姆轮。

3.如权利要求2所述的一种热室窥视窗安装专用工具，其特征在于：所述的麦克纳姆轮共有4个，均设置在自动引导运输平台(2)，每个麦克纳姆轮均独立控制。

4.如权利要求3所述的一种热室窥视窗安装专用工具，其特征在于：设备的所有零部件均有防腐、防锈措施。

5.如权利要求4所述的一种热室窥视窗安装专用工具，其特征在于：专用工具表面都严格经过喷砂、喷涂防锈，具体为有2层底漆及3层面漆。

6.如权利要求5所述的一种热室窥视窗安装专用工具，其特征在于：自动引导运输平台(2)的移动能源采用伺服电机。

7.如权利要求6所述的一种热室窥视窗安装专用工具，其特征在于：电动伺服调平机构(4)由位于自动导引运输平台两侧的四支蜗轮蜗杆螺旋升降机共同组成，支腿采用伺服控制系统，每个支腿独立控制，用于调平台面。

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